JP4357518B2 - 光学ヘッド及びそれを備える光ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ディスク上に情報の記録又は再生を行う光ディスク装置及びそれに用いられる光学ヘッドに関し、特に、積層された複数の情報記録層を有する光ディスク上の情報の記録又は再生を行う光ディスク装置及びそれに用いられる光学ヘッドに関する。

光ディスクの記録容量を増す方法として、情報記録層を積層する多層光ディスクの技術が検討されている。ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やＢＤ（Blu-ray Disc）、ＨＤ−ＤＶＤ(High Density Digital Versatile Disc)の規格では２つの情報記録層を約２０〜５５μｍの間隔で積層した２層光ディスクが製品化されている。また更なる大容量化技術として３層以上の光ディスクも研究されている。

このような多層光ディスクの記録又は再生を行う場合は、目的の層にレーザ光の焦点を正確に位置付けするために、他層からの迷光によるフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号などのサーボ信号のオフセットを出来る限り排除しなければならない。

他層からの迷光の影響を排除する方法として、例えば、非特許文献１には、トラッキング用フォトディテクタを多層迷光のない領域に配置することが記載されている（非特許文献１）。

電子情報通信学会 技報 CPM2005−149（2005−10）

しかし、非特許文献１ではフォーカスエラー信号に対する迷光の影響については記載されていない。

また、非特許文献１では、フォーカスエラー信号用の受光部の周囲に生じる他層からの迷光の外側にトラッキングエラー信号用の受光部を配置することが必要なため、光検出器のサイズが大きくなってしまう。

本発明は、多層光ディスクの記録再生において、安定したサーボ信号を得ることが出来る光学ヘッドとそれを備える光ディスク装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に従う光学ヘッドは、光源と；前記光源から出射される光束を前記光ディスク上に集光するための対物レンズと；前記光ディスクで反射された光束を複数の光束に分割するための分割素子と；前記光ディスクで反射された光束を集光するための集光レンズと；前記集光レンズによって集光された光束を複数の受光部で受光して電気信号に変換するための光検出器とを有し；
前記分割素子は、略中央に配置された第１の分割領域と、第１の分割線により区分されるとともに、第１の分割線の方向に沿って前記第１の分割領域を挟むように配置された４つの領域から構成される第２の分割領域と、前記第１の分割線に直交する第２の分割線により区分されるとともに、前記第２の分割線の方向に沿って前記第１の分割領域を挟むように配置された４つの領域から構成される第３の分割領域とを有しており；
前記第１から第３の分割領域の各領域は、前記光ディスクの目的の情報記録層に焦点を合わせた場合に、前記目的の情報記録層からの反射光束が前記光検出器の受光部上に焦点を結び、前記目的の情報記録層以外の記録再生層からの反射光束は前記光検出器の前記受光部に照射されないように構成されている。

本発明によれば、１ビームトラッキング方式で安定したフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号を得ることが出来る。

本発明の光学ヘッドは、例えば、多層光ディスクからの反射光を、分割素子で、出射方向の異なる複数の反射光束に分割し、分割された光束が光検出器上の異なる位置に焦点を結ぶように構成される。そして、分割素子を通過する反射光束のうち、光束中心を含まない領域を通過した反射光束を用いてナイフエッジ法によりフォーカスエラー信号を検出し、光束中心を含まない領域を通過した反射光束を用いてトラッキングエラー信号を検出するように構成されている。さらに目的の層に焦点が合っているときには、他層からの迷光が光検出器のサーボ信号用の受光部に入らないように、分割素子の各領域と受光部が配置されている。

以下、本発明に従う光学ヘッドとそれを備える光ディスク装置の実施の形態を、図１から図５を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の実施例である光学ヘッドの構成を示す図である。

半導体レーザ１から出射したレーザ光２は、偏光ビームスプリッタ３で反射してコリメートレンズ４で平行光束となる。平行光束は、偏光回折格子５、１／４波長板６を通過して対物レンズ７で光ディスク８上に集光される。光ディスク８には第１層９と第２層１０の２つの記録再生層（情報記録層）が設けられており、それぞれ矢印１１の方向にトラック（図示せず）が形成されている。

光ディスクの２つの記録再生層のどちらかの層に焦点が合っているときに、光ディスク８で反射されたレーザ光２は対物レンズ７、１／４波長板６を透過して偏光回折格子５によって複数の領域に光束が分割されて、それぞれ異なった方向に進行する。そして、コリメートレンズ４、偏光ビームスプリッタ３を透過して光検出器１２上に焦点を結ぶ。

光検出器上１２には複数の受光部１３が形成されており、それぞれの受光部１３には偏光回折格子５によって分割された光束が照射される。受光部１３に照射された光量に応じて光検出器１２から電気信号が出力され、これらの出力を演算してフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号が生成される。

以下の説明においては、記録又は再生のために光学ヘッドを光ディスクに対向させた場合に、光ディスク８の面に対して垂直となる方向をＺ軸、トラック方向をＹ軸、トラックと垂直な方向をＸ軸と定義する。Ｚ軸は、対物レンズ１を出射した光束の光軸と略平行である。

図２に、図１における偏光回折格子５の形状を示す。偏光回折格子５は、複数の領域に分割されており、図２において、実線は領域の境界線を示している。また、図２において、２点鎖線はレーザ光の光束の外形を模式的に示し、斜線部は光ディスクのトラックによって生じるプッシュプルパターンを模式的に示している。

偏光回折格子５には光束中心１４を通るＹ軸方向に分割線１５が形成され、Ｘ軸方向に分割線１６が形成されている。また、偏光回折格子５には、光束中心１４に対して点対称で、光束中心１４を含む４つの領域（領域Ｃ１〜Ｃ４）から構成される分割領域（第１分割領域）と、光束中心１４に対して点対称で、光束中心１４を含まず、Ｘ軸方向の分割線１６の一部を含む４つの領域（領域Ａ１からＡ４）から構成される分割領域（第２分割領域）と、光束中心１４に対して点対称で、光束中心１４を含まず、Ｙ軸方向の分割線１５の一部を含む４つの領域（領域Ｂ１からＢ４）から構成される分割領域（第３分割領域）とが形成されている。

記録時又は再生時に、光学ヘッドを光ディスクの表面に対向させた場合、分割線１５は、光ディスクのトラック方向に略平行となり、分割線１６は、光ディスクのトラック方向と略直交する。

領域Ａ１からＡ４は、光束中心１４を通るＸ軸方向の分割線１６と、光束中心１４を通らないＹ軸方向の２本の分割線１７と、光束中心１４を通らないＸ軸方向の４本の分割線１８と、光束中心１４を中心にＹ軸方向に対して約３０度の角度をなす４本の分割線１９によって分割されている。Ｘ軸方向の４本の分割線１８のＹ軸方向の間隔ｕはプッシュプルパターンを含むように設定されており実施例では光束径の約５５〜７０％の範囲に設定されている。

また、領域Ａ１からＡ４は、領域Ｃ１からＣ４を挟むように配置されている。領域Ａ１及びＡ２が、それぞれ、領域Ａ４及びＡ３と、分割線１５に対して線対称となるように、各領域Ａ１からＡ４が形成されている。

また、領域Ｂ１からＢ４も、領域Ｃ１からＣ４を挟むように設けられている。領域Ｂ１は領域Ｂ２と、分割線１６に対して線対称となり、領域Ｂ４が領域Ｂ３と分割線１６に対して線対称となるように設けられている。

Ｙ軸方向の２本の分割線１７の間隔ｗは、領域Ａがプッシュプルパターンを含みかつ光検出器１２の受光部１３の形状に応じて迷光が受光部に入らない条件内で出来るだけ小さくなるように設定されており、実施例では光束径の約２５〜３０％の範囲に設定されている。Ｙ軸方向に対して約３０度の角度をなす分割線１９は迷光が受光部１３に入らないように設けられている。

また領域Ｂの領域Ｃとの境界のＸ軸方向の２本の分割線２０の間隔ｖは光検出器１２の受光部１３の形状に応じて迷光が受光部１３に入らない条件内で出来るだけ小さくなるように決められている。

各領域に形成されている回折格子の形状は、領域Ｃ１とＣ３、Ｃ２とＣ４に対してはそれぞれ同じ形状であるが、それ以外の領域は、互いに異なる形状になっている。それぞれの回折格子において光束は±１次の回折光に分離されて光検出器１２に照射される。

図３に光検出器１２の受光部１３の形状と光検出器上に照射される光パターンの形状を示す。図３には記録再生層からの反射光のみの光パターンを示しており、他層からの迷光の光パターンは示していない。

記録再生層に合焦点の時、記録再生層で反射されたレーザ光２は光検出器１２上に焦点２１を結び、それらは光検出器１２上に形成されたＡからＴまでの１８個の受光部１３に照射されている。

受光部Ｍ，Ｎ，Ｏ，Ｐはダブルナイフエッジ法によりフォーカスエラー信号を検出するための受光部である。領域Ａ１で回折されて光検出器１２上に照射される±１次回折光の光束をａ１＋，ａ１−というように表すと、光束ａ１−が受光部ＭとＮの境界に、光束ａ２−が受光部ＰとＯの境界に、光束ａ３−が受光部ＰとＮの境界に、光束ａ４−が受光部ＭとＯの境界に照射される。受光部ＡからＪの出力を、それぞれ、ａからｊで表し、受光部ＭからＴの出力を、それぞれ、ｍからｔで表すと、フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）は、
（ＦＥＳ）＝（ｍ＋ｐ）−（ｎ＋ｏ）
という演算式によって得られる。

また受光部Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈと受光部Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｔは、それぞれ、受光部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと受光部Ｍ，Ｎ，Ｏ，Ｐの外側に配置されており、受光部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄには光束ａ１＋，ａ２＋，ａ３＋，ａ４＋が、受光部Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈには光束ｂ１＋，ｂ２＋，ｂ３＋，ｂ４＋が、受光部Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｔには光束ｂ１−，ｂ２−，ｂ３−，ｂ４−が照射されて、これらはトラッキングエラー信号の検出に用いられる。

プッシュプル法によるトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）は、
（ＴＥＳ）＝（（ａ＋ｅ＋ｂ＋ｆ）−（ｃ＋ｇ＋ｄ＋ｈ））−Ｋ（（ｑ＋ｒ）−（ｓ＋ｔ））
という演算式によって得られる。Ｋは定数であり、対物レンズ７がトラッキング動作によりＸ軸方向に移動した場合に、（ＴＥＳ）にオフセットが生じないようにＫの値が決められる。

またＤＰＤ法によるトラッキングエラー信号（ＤＰＤ）は（ａ＋ｅ，ｃ＋ｇ）と（ｂ＋ｆ，ｄ＋ｈ）の位相差を検出して得られる。

受光部Ｉ，Ｊは受光部Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈの外側に配置されており、受光部Ｉには光束ｃ１＋，ｃ３＋が、受光部Ｊには光束ｃ２＋，ｃ４＋が照射される。これらは他の信号と合わせて再生信号（ＲＦ）の検出に用いられ、
（ＲＦ）＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉ＋ｊ
という演算式によって得られる。

また光束ｃ１−，ｃ２−，ｃ３−，ｃ４−は受光部１３の無い箇所に照射されており、これらは信号の検出には利用されない。

図４にデフォーカス時に光検出器１２上に照射される各光束の光パターンの変化の様子とフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）の波形を示す。

＋１次回折光２２の光パターンを格子模様で示し、−１次回折光２３の光パターンを斜線で示した。合焦点位置（ｃ）では光パターンは受光部Ｍ〜Ｐの境界線上に焦点を結んでおり、このときフォーカスエラー信号は０になる。デフォーカスするにしたがって光パターンが大きくなり（ｂ）（ｄ）のときにフォーカスエラー信号が極大、極小値をとる。さらに光パターンが大きくなる（ａ）（ｅ）では受光部１３に光が照射されなくなりフォーカスエラー信号が０になる。

デフォーカスするにしたがって光パターンは（ｃ）の集光点を中心に拡大していき、このときＣ１〜Ｃ４の領域の光パターンも拡大されるが、受光部Ｉ，Ｊの領域以外では領域Ｃ１〜Ｃ４の光束中心付近の光パターンを含まないので、受光部１３から光パターンが外れていくことになる。フォーカスエラー信号を検出する受光部ＭからＰでは、領域Ｂ１からＢ４と領域Ｃ１からＣ４の光パターンの拡大に応じて受光部ＭからＰから光パターンが外れていく。

図５を用いてフォーカスエラー信号を検出する受光部Ｍ〜Ｐでの光パターンの変化を詳細に説明する。図５は合焦点時に受光面ＯとＰの境界に集光される光束ａ２−の光パターン２５の変化を示したものである。（ｂ）（ｃ）（ｄ）は図４の状態と対応し、(ａ´) (ｅ´)はそれぞれ（ａ）と（ｂ）、（ｄ）と（ｅ）の中間の状態を示す。（ｃ）では光束中心１６に相当する位置に集光されており、光パターン２５はデフォーカスするにしたがって（ｃ）の集光点（光束中心）を中心に拡大していく。このとき他の受光部に照射される光束ｂ２−とｃ２−に相当する仮想の光パターン２６，２７が拡大するので光パターン２５が受光部Ｍ〜Ｐから外れていき、(ａ´) (ｅ´)では受光部Ｍ〜Ｐから完全に外れて照射されない状態となる。

図４において偏光回折格子５の分割線１７の幅ｗに対応してデフォーカス時の領域Ａ１〜Ａ４の光パターンのＸ軸方向の間隔Ｗｐが決まるのでデフォーカス時に光パターンが受光部１３に照射されないように受光部１３の形状と分割線１７の幅ｗとの関係が決められる。

また間隔Ｗｐの間に受光部１３を配置するので、受光部１３をデフォーカス時の光パターンの外側に配置する場合に比べて受光部同士を近づけて配置することが可能であり、光検出器を小型化することが出来る。

またデフォーカスするにしたがって光パターンが拡大していく際に受光部Ｍ〜Ｐに他の領域の光パターンが照射されるとフォーカスエラー信号波形に歪みが生じてフォーカス引き込み時のエラーの原因となる。偏光回折格子５のＹ軸方向と約３０度の角度をなす分割線１９によって形成される領域Ａの斜線部２４は受光部Ａ〜Ｄに照射される光パターンがデフォーカスとともに拡大していく際に受光部Ｍ〜Ｐに入射されないように設けられている。受光部の配置によってはこの斜線部は不要になる。

図６は２層ディスクにおける光検出器１２上の光パターンの形状とフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）の波形を示す。第１層９からの反射光の光パターン２８を格子模様で第２層１０からの反射光の光パターン２９を斜線で示す。

２層ディスクのフォーカスエラー信号波形（ＦＥ）は第１層９で生成されるフォーカスエラー信号波形（ＦＥ１）と、第２層１０で生成されるフォーカスエラー波形（ＦＥ２）の合成として得られる。図６において、（ａ）は第１層９に焦点が合っているときの光パターン２８，２９の様子であり、光パターン２８は光検出器１２上に焦点を結んでおり、このとき光パターン２９（迷光）は受光部１３の外に照射されている。

第１層９から第２層１０に焦点が移動するにしたがって光パターン２８が大きくなるとともに光パター２９が小さくなり、第１層９と第２層１０の中間点（ｂ）では光パターン２８と光パターン２９の大きさがほぼ同じで受光部Ｍ〜Ｐにはほとんど照射されない状態となっている。第２層１０に焦点の合った（ｃ）においては光パターン２９が光検出器１２上に焦点を結び、光パターン２８（迷光）が受光部１３の外に照射されている。

フォーカスエラー信号は受光部Ｍ〜Ｐの出力を演算して得られるが合焦点においては迷光が受光部Ｍ〜Ｐに照射されないので迷光によるオフセットが生じることがなく、またレーザ光２の強度分布のばらつきや受光部１３と光パターンの位置ずれに対しても迷光によるオフセットが生じないので、安定したフォーカスエラー信号を得ることが出来る。

さらに２層ディスクのフォーカスエラー信号波形（ＦＥ）は第１層９で生成される波形（ＦＥ１）と第２層１０で生成される波形（ＦＥ２）の重なりが大きいと歪みが生じて、フォーカス引き込みエラーを生じることがあるが、本実施例では第１層９と第２層１０の中間点（ｂ）付近では光パターンが受光部Ｍ〜Ｐにほとんど照射されないので(ＦＥ１)と(ＦＥ２)の出力が小さく、フォーカスエラー信号波形（ＦＥ）の歪みも小さい。

同様にトラッキングエラー信号も受光部Ａ〜Ｈ、Ｑ〜Ｔの出力を演算して得られるが、合焦点においては迷光が受光部Ａ〜Ｈ，Ｑ〜Ｔに照射されないので、迷光によるオフセットが生じない安定したトラッキングエラー信号を得ることが出来る。

受光部Ｉ，Ｊは光束の中心を含むため光パターンが大きくなっても光束の中心付近の光線が受光部に残って迷光となるが、この部分はフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号の検出に使用せず、再生信号の検出のみに用いているので迷光があっても実用上問題とならない。

上記のように迷光の影響を受けないことから、偏光回折格子５において回折される±１次回折光の光量のバランスを変えることができる。再生信号を検出する受光部の光量が増えるように＋１次回折光２２の光量を増やすことで再生信号のＳＮを改善することが可能であり、このとき−1次回折光２３の光量が減るが、光量が減ったことにより迷光によるオフセットが大きくなることが無いので、電気的な制約のみを考慮すればよい。

上記実施例において偏光回折格子５と１／４波長板は対物レンズ７と一緒に動くように一体に固定してもよく、また対物レンズ７と一緒に動かないように別々に固定しても良い。対物レンズ７と別々に固定した場合には、対物レンズ７がトラッキング動作によりＸ軸方向に移動すると、図２において２点鎖線で示した光束の外形もＸ方向に移動して分割線１５が光束中心１４からずれるが、分割線１７の幅ｗに対応して光検出器１２上に現れる光パターンの間隔Ｗｐの位置と大きさは変わらないので、この場合も迷光が受光部１３に照射されることがない。光束の外形がＸ方向に移動するのでプッシュプル法によるトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）の演算式におけるＫの値が一体固定の場合とは異なる。

偏光回折格子５は上記実施例の形状に限られるものではない。以下に、偏光回折格子の他の実施例について説明する。

図７、図８は偏光回折格子５の第２の実施例の分割領域の形状と、そのときに光検出器１２上に照射される光パターンの形状を示す。第１層９からの反射光の光パターン２８は光検出器１２上に焦点を結んでおり、その時の第２層１０からの反射光の光パターン２９（迷光）が斜線で示されている。第１の実施例との違いは、領域Ｃ１〜Ｃ４のＸ軸方向の幅Ｗｃが狭いことである。幅を狭くした分は領域Ｂ１〜Ｂ４が拡大されている。領域Ａ１〜Ａ４の形状は第１の実施例と同じである。領域Ｂ１〜Ｂ４が拡大されるので光検出器１２の位置ずれに対しては迷光が受光部Ｅ〜Ｆ、Ｑ〜Ｔに入りやすくなるが、トラッキングエラー信号の出力を増やす効果が期待できる。

図９、図１０は偏光回折格子５の第３の実施例の分割領域の形状と、そのときに光検出器１２上に照射される光パターンの形状を示す。第１層９からの反射光の光パターン２８は光検出器上に焦点を結んでおり、その時の第２層１０からの反射光の光パターン２９（迷光）が斜線で示されている。

第１の実施例との違いは、光束中心１４を通らないＸ軸方向の４本の分割線１８が無く、光束中心１４を中心にＹ軸方向に対して約３０度の角度をなす４本の分割線１９が延長されていることである。このため領域Ｂ１〜Ｂ４の面積が減るので受光部Ｑ〜Ｔの出力ｑ〜ｔが小さくなり、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号の演算式、
（ＴＥＳ）＝（（ａ＋ｅ＋ｂ＋ｆ）−（ｃ＋ｇ＋ｄ＋ｈ））−Ｋ（（ｑ＋ｒ）−（ｓ＋ｔ））
においてＫの値を大きくしなければならないが、Ａ１〜Ａ４の面積が増えるのでフォーカスエラー信号の出力を増やす効果が期待できる。

上記の実施例においては光束の分割素子に偏光回折格子を用いて、コリメートレンズと１／４波長板の間に配置しているが、通常の回折格子を偏光ビームスプリッタと光検出器の間に配置してもよい。

光ディスク上に情報の記録再生を行う光ディスク装置への利用が期待できる。

光ディスクの目的の層に焦点が合っているときには、他層からの迷光が光検出器のサーボ信号用の受光部から外れているので、目的の層の反射光のみを受光してサーボ信号を得ることが可能であり、他層からの迷光によるオフセットが生じない安定したフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号を得ることが出来る。

つぎに、本発明に従う光学ヘッドを備える光ディスク装置について説明する。

図１１は図１に示した光学ヘッドを搭載した光ディスク装置の具体例を示す概略図である。図１に示した半導体レーザ１、偏光ビームスプリッタ３、偏光回折格子５、１／４波長板６、光検出器１２、および図１に示されていないがレーザ光の方向を変えるためのミラー２７はケース２８に接着固定されている。コリメートレンズ４は移動機構２９によって光軸にそって移動可能な状態でケース２８に固定されており、光ディスク８の第１層９に記録再生する場合と第２層１０に記録再生する場合の各々で、光ディスク８に集光されるレーザ光２の球面収差が最小になる位置に移動することが出来る。

対物レンズ７はコイル３０が組み込まれたホルダ３１に取り付けられて、図示されていないマグネットと組み合わせてアクチュエータを形成しており光ディスク８の面ぶれと偏心に対して対物レンズ７を追従させることが出来る。

また、ケース２８はモータ３２とリードスクリュー３３によって光ディスク８の半径方向に移動可能である。光ディスク８はスピンドルモータ３４に固定されている。

各構成部位の動作はシステム制御回路によって制御されており、記録再生を行う際にはまずスピンドルモータ駆動回路を動作させてスピンドルモータ３４を駆動し、光ディスク８を回転する。

次にレーザ駆動回路を動作させて半導体レーザ１を発光させる。

光検出器１２の出力からサーボ信号生成回路によってフォーカスエラー信号が生成され、その信号に基づいてアクチュエータ駆動回路によりアクチュエータを駆動して対物レンズ７によるレーザ光２の集光点を記録再生層に合わせるようにフォーカシング制御をおこなう。

レーザ光２の集光点を第１層９に合わせる場合には、コリメートレンズ５を第１層９に対応した位置に移動してから、フォーカスエラー信号を検出する。フォーカスエラー信号は図６に示した波形が得られるので第１層合焦点位置にフォーカシング制御を行う。

次にアクセス制御回路を動作してモータ３２を回転させ、リードスクリュー３３を介してケース２８を光ディスク８の内周または外周の所望の位置に移動させる。

その後、光検出器１２の出力からサーボ信号生成回路によって生成されたトラッキングエラー信号に基づいてアクチュエータ駆動回路によりアクチュエータを駆動して光ディスク８のトラック上にレーザ光２の集光点を追従させるトラッキング制御をおこなう。

次に、光検出器１２の出力から情報信号再生回路によって、光ディスク８のトラック上のデータ信号が再生される。

また、光ディスク８に情報を記録する場合にはシステム制御回路によって記録情報に対応してレーザ駆動回路を動作させ、半導体レーザ１の出力を変調してトラック上に記録マークを形成させる。

記録再生層を第１層９から第２層１０に移動する場合には、システム制御回路によってトラッキング制御を停止したのち、フォーカシング制御を停止すると同時にアクチュエータ駆動回路を動作させてレーザ光２の集光点を第２層に向かって移動させる。次にフォーカスエラー信号の第２層合焦点位置を検出したタイミングでアクチュエータを駆動して第２層にレーザ光の集光点を合わせるようにフォーカシング制御を行う。次にコリメートレンズ４を第２層１０に対応した位置に移動してからトラッキングエラー信号に基づいてアクチュエータを駆動してトラック上にレーザ光２の集光点を追従させるトラッキング制御を行う。第２層１０においての再生動作と記録動作は、第１層９のときと同様に行われる。

上記実施例において偏光回折格子５、１／４波長板６はケース２８に固定されているが、対物レンズ７と同じホルダ３１に固定して対物レンズ７と一緒に動くようにしても良い。

以上、本発明に従う光学ヘッド及びそれを備える光ディスク装置の実施の形態について実施例により詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形例及び改良例を含んでもよい。

例えば、上記実施の形態では、２層の記録再生層（情報記録層）が積層されている光ディスクの記録又は再生について説明したが、３層以上の記録再生層が積層されている光ディスクの記録又は再生にも本発明を適用することができる。

また、光検出器の受光部の配置パターンも上記例には限定されず、光ディスクの目的の情報記録層に焦点を合わせた場合に、目的の記録再生層以外の記録再生層からの反射光束が光検出器の受光部に照射されないのであれば、受光部はどのように配置されていても良い。

また、上記実施形態では、第１分割領域をＣ１からＣ４の４つの領域から構成したが、本発明はこれに限定されず、１つの領域だけで第１分割領域を構成してもよいし、２つの領域から構成してもよく、更に、４以上の領域から構成しても良い。

本発明の実施例である光学ヘッドの構成を示す図 本発明の実施例における偏光回折格子の形状を示す図 本発明の実施例における光検出器と光パターンの形状を示す図 本発明の実施例における光パターンの変化の様子を示す図 本発明の実施例における光パターンの変化の様子を示す図 本発明の実施例における２層ディスクでの光パターンの形状を示す図 本発明における偏光回折格子の第２の実施例を示す図 本発明における偏光回折格子の第２の実施例での光パターンの形状を示す図 本発明における偏光回折格子の第３の実施例を示す図 本発明における偏光回折格子の第３の実施例での光パターンの形状を示す図 本発明に従う光学ヘッドを搭載する光ディスク装置の概略図

符号の説明

１…半導体レーザ、２…レーザ光、３…偏光ビームスプリッタ、４…コリメートレンズ、５…偏光回折格子、６…1／４波長板、７…対物レンズ、８…光ディスク、９…第１層、１０…第２層、１１…矢印、１２…光検出器、１３…受光部、１４…光束中心、１５〜２１…分割線、２２…＋１次回折光、２３…−１次回折光、２４…斜線部、２５〜２９…光パターン、２７…ミラー、２８…ケース、２９…移動機構、３０…コイル、３１…ホルダ、３２…モータ、３３…リードスクリュー、３４…スピンドルモータ

Claims (6)

1. 互いに所定間隔離れて積層された複数の情報記録層を有する光ディスクに光束を照射し、前記光ディスクからの反射光束を検出するための光学ヘッドであって、
   光源と；
   前記光源から出射される光束を前記光ディスク上に集光するための対物レンズと；
   前記光ディスクで反射された光束を複数の光束に分割する分割素子と；
   前記光ディスクで反射された光束を集光する集光レンズと；
   前記集光レンズによって集光された光束を複数の受光部で受光して電気信号に変換する光検出器とを有し；
   前記分割素子は、
   当該分割素子に入射する光束の略中心を通り、前記光ディスクの半径方向に形成された第1の分割線と、
   当該分割素子に入射する光束の略中心を通り、前記光ディスクのトラック方向に形成された第２の分割線と、
   当該分割素子に入射する光束の略中心を含み、略中央に配置された第１の分割領域と、
   前記第１の分割線により区分されるとともに、第１の分割線の方向に沿って前記第１の分割領域を挟むように配置された４つの領域から構成される第２の分割領域と、
   前記第２の分割線により区分されるとともに、前記第２の分割線の方向に沿って前記第１の分割領域を挟むように配置された４つの領域から構成される第３の分割領域とを有しており；
   目的の情報記録層で反射され、前記分割素子の前記第２の領域と前記第３の領域を通過して分割された光束は、それぞれ、前記光検出器のフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号を検出する各受光部に焦点を結び、目的の情報記録層以外の情報記録層で反射され、前記分割素子の前記第２の領域と前記第３の領域を通過して分割された光束は、前記フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号を検出する前記受光部以外の領域にデフォーカスして照射されるように、前記光検出器のフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号を検出する各受光部が配置されている光学ヘッド。
2. 前記第２の分割領域を通過した光束で、ナイフエッジ法によるフォーカスエラー信号を検出し、
   前記第２の分割領域及び第３の分割領域を通過した光束でトラッキングエラー信号を検出し、
   前記第３の分割領域を通過した光束で前記トラッキングエラー信号のオフセット補正信号を検出し、
   前記第１、第２及び第３の分割領域を通過した光束で再生信号を検出することを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。
3. 前記分割素子の各領域には回折格子が形成されており、
   前記第２の分割領域で回折された−１次回折光でフォーカスエラー信号を検出し、
   前記第２及び第３の分割領域で回折された＋１次回折光を用いてトラッキングエラー信号を検出し、
   前記第３の分割領域で回折された−１次回折光でトラッキングエラー信号のオフセット補正信号を検出し、
   前記第１、第２及び第３の分割領域で回折された＋１次回折光の和で再生信号を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学ヘッド。
4. 前記分割素子の各領域で回折される＋１次回折光の光量が−１次回折光の光量より大きくなるように前記回折格子が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光学ヘッド。
5. 更に、前記集光レンズを光軸方向に移動可能にする移動機構とを有し、
   前記移動機構により、前記集光レンズを移動させて前記光ディスクに集光される光束の球面収差を調整することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光学ヘッド。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の光学ヘッドと、
   前記光源を駆動するためのレーザ駆動回路と、
   前記光学ヘッドの光検出器の出力信号からサーボ信号を生成するためのサーボ信号生成回路と、
   前記光学ヘッドの光検出器の出力信号から前記光ディスクに記録されている情報を再生するための情報信号再生回路と、
   前記レーザ駆動回路、前記サーボ信号生成回路及び前記情報信号再生回路を制御するシステム制御回路とを有する光ディスク装置。

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